報告書番号

R18004

タイトル（和文）

IEC 61131-3／IEC 61850準拠IEDを用いた保護制御機能の実装手法

タイトル（英文）

An implementation method for the protection and control functions defined in IEC 61850 by using IED based on IEC 61131-3

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背 景
発送電分離を見据えたコストダウン要求を背景として， IEC 61850に準拠した海外製の安価かつ市販の保護制御装置（IED）を国内に導入する気運が高まってきている。これらのIEDの中には，IEC 61131-3により論理ノードと論理ノード内の制御ロジックをプログラミング可能な製品（IEC 61131-3準拠IED）が存在する。IEC 61131-3準拠IEDを用いた保護制御機能の実装手法が確立され，この実装手法に基づいて国内電力会社（ユーザ）が保護制御機能要件を充足する論理ノードと制御ロジックを実装・内製化できれば，保護制御システム構築方法の選択肢の幅が拡がる。
目 的
IEC 61131-3準拠IEDを用いた保護制御機能の実装手法を提案すると共に，この実装手法による論理ノードと制御ロジックの実装および動作検証を通じて，保護制御機能要件の充足を確認する。また，ユーザによる保護制御システム構築の可能性を考察する。
主な成果
1. IEC 61131-3準拠IEDを用いた保護制御機能の実装手法の提案
提案手法では，IEC 61131-3の特徴を活かし，以下の手順により論理回路図から保護制御機能を実装する（図1）。①ユーザが保有する装置が持つ保護制御機能に対応する論理ノードとデータオブジェクトに基づき，装置の論理回路図をブロックに分割する。 ②ブロックごとに変数を定義し，IEC 61131-3のグラフィック言語により論理回路を作成する。③グラフィック言語では表現できない算術や複雑な分岐処理は，IEC 61131-3のテキスト言語により実現する。④ブロック同士を接続し，ブロック間のデータ連携を定義する。
2. IEC 61131-3準拠IEDへの論理ノードと制御ロジックの実装および動作検証
ユーザ特有の複雑な制御ロジックを有し，かつ制御装置の中でも要求される応動時間が1秒程度と比較的短い送電線故障時の受電自動切替装置（図2）を， IEDに実装実績のない論理ノードAATSとSVPIとして，提案手法に基づき実装した。さらに，図2に示す主回路を想定した動作検証により，AATSとSVPIが保護制御機能要件を充足し，要求される性能を有することを確認した（表1）。
3.ユーザによる保護制御システム構築可能性の考察
実装作業を通じて，提案手法により保護制御機能を容易に実装可能であることを確認した。実装に求められる技能は高くなく，ユーザによる保護制御機能の実装と保護制御システム構築の内製化が可能であると期待できる。そこで，内製化が可能となった場合の構築方式と内製化に必要な要素，内製化の利点および懸念事項を整理した。

概要 （英文）

In Japan, the momentum for introducing inexpensive and commercially available Intelligent Electronic Devices (IED) made overseas based on IEC 61850 has been increasing against the backdrop of reducing the costs. Among the commercially available IEDs, there are IEDs based on IEC 61131-3, which are capable of programming control logic of logical nodes and data objects by using IEC 61131-3. If the electric power companies (users) in Japan can implement the logical nodes and control logic satisfying the requirements of domestic specifications by using the established implementation method of the protection and control functions using the IEDs, the range of choices for the construction method of Substation Automation System will be extended. In this paper, we propose an implementation method of protection and control functions by using the IEDs. Then, we implemented logical nodes according the proposed method: AATS, SVPI, which are functions of Automatic Transfer two sources and voltage presence of transmission line by using the IED and verified. The implemented logical nodes have no precedent in any IED and have the specific control logic in Japan. The desired operation was confirmed from results of the verification. In the proposed method, the logic circuit diagrams of the devices which users have, are divided (blocked) to each part based on the logical nodes and the data objects which corresponding to the protection and control functions. Logic circuits in each block are created by the graphic language defined in IEC 61131-3. The text language defined in IEC 61131-3 is used for blocks with arithmetic and complicated branching processing which cannot be expressed in the graphic language. Finally, implementation of the protection control function is completed by data linkage by connection of input/output each block have. In this method, most of the protection and control functions can be described in the graphic language. Therefore, it is possible to implement the functions to the IEDs easily. In addition, since this implementation could be accomplished in a short period of time without big hurdle, it can be expected that users can implement it in the same way.

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